球墨铸铁常见缺陷及防止措施
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作者: 齐凯丽
【摘 要】本文综合分析了球墨铸铁常见缺陷：石墨漂浮、缩孔缩松、皮下气孔等的形成原因及防止措施。
【关键词】球墨铸铁；缺陷；防止措施
一、石墨漂浮
（1）产生原因。通常认为，石墨漂浮的产生过程是由于碳、硅含量高，铁液冷却速度缓慢，析出多量的大径石墨，并在铸件上部偏析而集聚。石墨漂浮的产生主要与碳当量有关。除了碳当量过高，还与铁液中存在过多的氧化物浮渣和硫化物浮渣有关，由于它们的存在而加剧了石墨的漂浮。（2）防止措施。一是Mn量限制在最低的需求量，并尽量降低原铁液的S量。二是控制残余稀土含量，其含量(质量分数)应<0.06％。三是保持在还原性气氛中熔炼。四是浇包应清铲干净，彻底去除残渣。五是用纯镁处理时要扒尽铁液表面的浮渣。六是孕育处理要迅速搅拌，充分除渣。七是在高温(1480℃～1510℃)下孕育。八是采用高温熔炼，低温浇注。九是尽量加快铸件的凝固速度，例如在铸件厚壁处设置冷铁。十是在生产特大断面铸件时，可添加适量的石墨化阻碍元素。
二、缩孔缩松
（1）产生原因。由于球墨铸铁成糊状凝固，凝固过程有很大的共晶膨胀力，当铸型刚度较小时，促使铸件外形胀大，结果使铸件最后凝固的部位得不到足够的液态金属补偿而形成的。（2）防止措施。一是控制铁液成分：保持较高的碳当量(>39％)；尽量降低磷含量(<0.08％)；降低残留镁量(<0.07％)；采用稀土镁合金来处理，稀土氧化物残余量控制在0.02％～0.04％。二是工艺设计要确保铸件在凝固中能从冒口不断地补充高温金属液，冒口的尺寸和数量要适当，力求做到顺序凝固。三是必要时采用冷铁与补贴来改变铸件的温度分布，以利于顺序凝固。四是浇注温度。一般铸件的温度应控制在1300℃～1350℃，厚大铸件，浇铸温度还可再低。五是铸型。提高砂箱的刚度和型砂紧实度，保证铸型有足够的刚度。
三、皮下气孔
（1）产生原因。球墨铸铁皮下气孔产生的原因很多，一般情况下，针状气孔往往是H2或CO造成的，主要是球化后残留Mg和砂型中水分生成的H2。较大的气孔往往呈椭球形。产生的原因较多，但大多是浇铸时产生的。（2）防止措施。一是严格控制铁液化学成分，使碳当量稍大于共晶点成分，含硫量不大于0.094％；残余稀土小于0.043％；残留镁含量不大于0.05％；铝含量在0.03％～0.05％范围以外。二是合理设计铸件结构，使壁厚不小于25mm；根据壁厚确定浇注温度，薄壁小件不得小于1320℃；中件不得小于1300℃；大件不得小于1280℃。三是金属炉料、孕育剂和所用工具应干燥，表面无锈蚀和油污。同时型砂水分不宜过高，尽量小于4.8％，煤粉、重油等发气物质的含量要适当控制，减少粘土含量，并可附加一些增加透气性的物质，如木屑等。四是合理设计浇注系统，使之为开放式，可在型腔的最高处设置出气孔，同时应保证浇冒口高度，以提高液态金属的静压力。
四、球化衰退及球化不良
（1）产生原因。一是使用高硫的焦炭和新生铁，当原铁水含硫量达0.1％以上时，经常造成球化不良；二是与灰铸铁交界铁水没有分离干净，由于炉料计算误差，灰铸铁铁水过多，交界铁水没有分离干净，结果高硫、低碳的灰铸铁铁水混入球墨铸铁中，而造成球化不良，生产中经常遇到与灰铸铁交界的第一包球墨铸铁球化不良；三是铁水氧化，最后一包球墨铸铁是打炉铁水，操作不当往往造成铁水氧化，镁石强烈脱氧剂，结果一部分镁耗费在脱氧上，起球化作用的镁量不足而造成球化不良；四是使用镁烧损严重的稀土镁合金；五是铁水温度过高或过低，铁水温度过高，中间合金与铁水作用激烈，镁烧损严重；铁水温度过低，中间合金容易“结死”在包底不起作用。（2）防止措施。一是严格控制铁液成分：如果球化剂中球化元素含量不足，加入量不够，则应根据生产条件，选用合适的球化剂和确定加入量，要严格掌握铁水量，防止失控造成出铁量过大失球化剂量相对减少。二是加入足够的球化剂，一般为1.8％～2.2％；此外应注意球化剂的质量，若球化剂破碎后使用，放置时间不得超过一周。处理后的球铁铁液中稀土镁的残留量不应过低，Ｍｇ残>0.02％，ＲＥ残>0.02％。三是严格控制铁水的含硫量和含氧量。选用低硫焦炭和生铁。掌握好合理的供风制度，防止铁水过度氧化，在和其他牌号的铁水同炉熔化时，要注意分离交界铁水，防止混入高硫铁水。四是合理设计铸件结构，避免壁厚过大，也可在壁厚处加冷铁以提高凝固速度，缩短液态时间，从而防止球化衰退及不良。五是注意处理温度。出炉温度应低于1460℃，以防球化剂严重烧损；要防止高温下的氧化现象，盖好覆盖球化剂的铁板(厚度应>3mm)；铁液扒渣后应用草木灰℃时就不能补加球化剂，也不得浇注球铁件，只能补加其它铁液浇注不重要的灰铸铁件或芯骨等。六是合理设计浇冒口，采用型内和型上球化处理，加强孕育。
参考文献
[1]聂小武．实用铸件缺陷分析及对策实例[M]．辽宁：辽宁科学技术出版社，2005
[2]邓文英．金属工艺学[M]．北京：高等教育出版社，1991
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